(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、
前記干渉信号をフーリエ変換して前記測定対象の断層情報を生成するフーリエ変換手段と、
前記測定対象の断層情報を対数変換して入力画像データを生成する対数変換手段と、
中心周波数が異なる少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が低い方の第１の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第１の中間画像データを生成する第１のフィルタリング手段と、
前記少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が高い方の第２の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第２の中間画像データを生成する第２のフィルタリング手段と、
前記第１の中間画像データと前記第２の中間画像データとの重複部分を抽出することにより出力画像データを生成するＡＮＤ処理手段と、
前記出力画像データからモニタ手段に表示するための画像を生成する画像生成手段と、
前記測定対象の種類に応じて前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更する中心周波数変更手段と、
前記測定対象の種類を識別する測定対象識別手段と、を備え、
前記中心周波数変更手段は、前記測定対象識別手段により識別された結果に基づき、前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更することを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記中心周波数変更手段は、前記第１の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚み及び該注目層構造の隣接層の厚みを基に決定することを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記中心周波数変更手段は、前記第２の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚みを基に決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記測定対象識別手段は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部に付与された識別ＩＤに基づき、前記測定対象の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記測定対象識別手段は、内視鏡画像から前記測定対象の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記第１のフィルタリング手段は、前記入力画像データに対して前記第１の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第１の中間画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
前記第２のフィルタリング手段は、前記入力画像データに対して前記第２の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第２の中間画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項８】
前記画像生成手段により生成された画像と前記断層画像をあらかじめ設定した割合で加算することにより合成画像を生成する画像合成手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光断層画像化装置。
【請求項９】
波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置の作動方法であって、
前記光断層画像化装置は、フーリエ変換手段と、対数変換手段と、第１のフィルタリング手段と、第２のフィルタリング手段と、ＡＮＤ処理手段と、画像生成手段と、中心周波数変更手段と、測定対象識別手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段が、前記干渉信号をフーリエ変換して前記測定対象の断層情報を生成するフーリエ変換ステップと、
前記対数変換手段が、前記測定対象の断層情報を対数変換して入力画像データを生成する対数変換ステップと、
前記第１のフィルタリング手段が、中心周波数が異なる少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が低い方の第１の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第１の中間画像データを生成する第１のフィルタリングステップと、
前記第２のフィルタリング手段が、前記少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が高い方の第２の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第２の中間画像データを生成する第２のフィルタリングステップと、
前記ＡＮＤ処理手段が、前記第１の中間画像データと前記第２の中間画像データとの重複部分を抽出することにより出力画像データを生成するＡＮＤ処理ステップと、
前記画像生成手段が、前記出力画像データからモニタ手段に表示するための画像を生成する画像生成ステップと、
前記中心周波数変更手段が、前記測定対象の種類に応じて前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更する中心周波数変更ステップと、
前記測定対象識別手段が、前記測定対象の種類を識別する測定対象識別ステップと、を含み、
前記中心周波数変更ステップは、前記測定対象識別ステップにより識別された結果に基づき、前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更することを特徴とする光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１０】
前記中心周波数変更ステップは、前記第１の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚み及び該注目層構造の隣接層の厚みを基に決定することを特徴とする請求項９に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１１】
前記中心周波数変更ステップは、前記第２の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚みを基に決定することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１２】
前記測定対象識別ステップは、被検体内に挿入される内視鏡挿入部に付与された識別ＩＤに基づき、前記測定対象の種類を識別することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１３】
前記測定対象識別ステップは、内視鏡画像から前記測定対象の種類を識別することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１４】
前記第１のフィルタリングステップは、前記入力画像データに対して前記第１の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第１の中間画像データを生成することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１５】
前記第２のフィルタリングステップは、前記入力画像データに対して前記第２の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第２の中間画像データを生成することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法。
【請求項１６】
前記光断層画像化装置は、画像合成手段をさらに備え、
前記画像合成手段が、前記画像生成ステップにより生成された画像と前記断層画像をあらかじめ設定した割合で加算することにより合成画像を生成する画像合成ステップを含むことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光断層画像化装置及びその作動方法に係り、特に、例えば粘膜筋板のような注目層構造の画像を明瞭に描出可能な光断層画像化装置及びその作動方法に関する。 
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば医療分野などで、非侵襲で生体内部の断層像を得る方法の一つとして、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）計測が利用されるようになってきた。このＯＣＴ計測は超音波計測に比べ、分解能が１０μｍ程度と一桁高く、生体内部の詳細な断層像が得られるという利点がある。また、断層像に垂直な方向に位置をずらしながら複数画像を取得して３次元断層像を得ることができる。
【０００３】
現在、癌の診断等の目的で生体の詳細な断層像を取得することが求められている。その方法として、従来から低干渉性光源から出力される光を走査して被検体に対する断層像を得る「Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ」が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、近年は「Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ」の欠点である最適な信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）が得られない、撮像フレームレートが低い、浸透深度（観察深度）が乏しいという問題を解決した改良型のＯＣＴである周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）（特許文献２、非特許文献１）が利用さている。
【０００５】
一方、他の診断領域でも周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）が利用されていて、広く臨床に供されている。
【０００６】
また、ＯＣＴ断層画像に関して、画像データに対して前処理（平滑化、平均処理等）を行った後、深度方向に微分フィルタを適用して、層の境界に対応する画素位置を特定する技術が開示されている（特許文献３、特許文献４）。
【０００７】
周波数ドメインＯＣＴ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測を行う装置構成で代表的なものとしては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。
【０００８】
ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｏｄｅ）やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻ってきた反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を構成するようにしたものである。
【０００９】
一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより光断層画像を構成するようにしたものである。
【００１０】
ところで、ＯＣＴ計測は上述したように特定の領域の光断層画像を取得する方法であるが、内視鏡下では、例えば癌病変部を通常照明光内視鏡や特殊光内視鏡の観察により発見し、その領域をＯＣＴ測定することで、癌病変部がどこまで浸潤しているかを見わけることが可能となる。また、測定光の光軸を２次元的に走査することで、ＯＣＴ計測による深さ情報と合わせて３次元的な情報を取得することができる。
【００１１】
ＯＣＴ計測と３次元コンピュータグラフィック技術の融合により、マイクロメートルオーダの分解能を持つ測定対象の構造情報からなる３次元構造モデルを表示することが可能となる。以下では、このＯＣＴ計測による３次元構造モデルを３次元ボリュームデータと呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−１３１２２２号公報
【特許文献２】特表２００７−５１０１４３号公報
【特許文献３】特開２００８−２０６６８４号公報
【特許文献４】特開２００８−２０９１６６号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Optics Express, Vol.11, Issue22, pp.2953-2963 “High-speed optical frequency-domain imaging”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、一般的に癌の診断において、例えば癌が粘膜筋板層を浸潤しているか否かが治療方針に大きくかかわるが、非特許文献１等の従来技術のＯＣＴでは反射光の強度をグレースケールや、インデックスカラーを用いて表示するのみでその識別が難しいという問題がある。
【００１５】
一方、眼科領域で用いられている特許文献３、特許文献４等の従来技術では、眼底の層構造の抽出を行っているが、この診断分野では比較的観察深度が浅い範囲での観察のため、一旦画像化した後の画像データに対して平滑化、平均処理等の処理を行っても、容易に層構造の抽出が行えるが、深い部位に存在する例えば粘膜筋板の描出が要求される消化器用のＯＣＴでは、深部では、Ｓ／Ｎが悪いため、同様の手法では、粘膜筋板の描出は困難である。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、例えば粘膜筋板のような注目層構造の画像を明瞭に描出可能な光断層画像化装置及びその作動方法を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の光断層画像化装置は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置であって、前記干渉信号をフーリエ変換して前記測定対象の断層情報を生成するフーリエ変換手段と、前記測定対象の断層情報を対数変換して入力画像データを生成する対数変換手段と、中心周波数が異なる少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が低い方の第１の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第１の中間画像データを生成する第１のフィルタリング手段と、前記少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が高い方の第２の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第２の中間画像データを生成する第２のフィルタリング手段と、前記第１の中間画像データと前記第２の中間画像データとの重複部分を抽出することにより出力画像データを生成するＡＮＤ処理手段と、前記出力画像データからモニタ手段に表示するための画像を生成する画像生成手段と、前記測定対象の種類に応じて前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更する中心周波数変更手段と、前記測定対象の種類を識別する測定対象識別手段と、を備え、前記中心周波数変更手段は、前記測定対象識別手段により識別された結果に基づき、前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第１の周波数フィルタ（低周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第１の中間画像データと、第２の周波数フィルタ（高周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第２の中間画像データとの重複部分を抽出する処理（ＡＮＤ処理）を行うことにより、高周波のノイズ成分が除去され、且つ、例えば粘膜筋板のような注目層構造が明瞭に抽出された画像を取得することができる。
【００２０】
請求項２に記載の光断層画像化装置のように、請求項１に記載の光断層画像化装置であって、前記中心周波数変更手段は、前記第１の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚み及び該注目層構造の隣接層の厚みを基に決定することが好ましい。
【００２１】
請求項３に記載の光断層画像化装置のように、請求項１又は２に記載の光断層画像化装置であって、前記中心周波数変更手段は、前記第２の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚みを基に決定することが好ましい。 
【００２３】
請求項４に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記測定対象識別手段は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部に付与された識別ＩＤに基づき、前記測定対象の種類を識別することが好ましい。
【００２４】
請求項５に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記測定対象識別手段は、内視鏡画像から前記測定対象の種類を識別することが好ましい。 
【００２５】
請求項６に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記第１のフィルタリング手段は、前記入力画像データに対して前記第１の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第１の中間画像データを生成することが好ましい。
【００２６】
請求項７に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記第２のフィルタリング手段は、前記入力画像データに対して前記第２の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第２の中間画像データを生成することが好ましい。
【００２７】
請求項８に記載の光断層画像化装置のように、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光断層画像化装置であって、前記画像生成手段により生成された画像と前記断層画像をあらかじめ設定した割合で加算することにより合成画像を生成する画像合成手段を備えたことが好ましい。
【００２８】
また、前記目的を達成するために、請求項９に記載の光断層画像化装置の作動方法は、波長掃引光源から射出される光を測定光と参照光に分割し、前記測定光にて測定対象に照射し、該測定対象からの反射光と前記参照光とを合波し、前記反射光と前記参照光が合波したときの干渉光を干渉信号として検出し、該干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を取得する光断層画像化装置の作動方法であって、前記光断層画像化装置は、フーリエ変換手段と、対数変換手段と、第１のフィルタリング手段と、第２のフィルタリング手段と、ＡＮＤ処理手段と、画像生成手段と、中心周波数変更手段と、測定対象識別手段と、を備え、前記フーリエ変換手段が、前記干渉信号をフーリエ変換して前記測定対象の断層情報を生成するフーリエ変換ステップと、前記対数変換手段が、前記測定対象の断層情報を対数変換して入力画像データを生成する対数変換ステップと、前記第１のフィルタリング手段が、中心周波数が異なる少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が低い方の第１の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第１の中間画像データを生成する第１のフィルタリングステップと、前記第２のフィルタリング手段が、前記少なくとも２種類の周波数フィルタのうち、中心周波数が高い方の第２の周波数フィルタを用いて前記入力画像データに対してフィルタリング処理を施すことにより第２の中間画像データを生成する第２のフィルタリングステップと、前記ＡＮＤ処理手段が、前記第１の中間画像データと前記第２の中間画像データとの重複部分を抽出することにより出力画像データを生成するＡＮＤ処理ステップと、前記画像生成手段が、前記出力画像データからモニタ手段に表示するための画像を生成する画像生成ステップと、前記中心周波数変更手段が、前記測定対象の種類に応じて前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更する中心周波数変更ステップと、前記測定対象識別手段が、前記測定対象の種類を識別する測定対象識別ステップと、を含み、 前記中心周波数変更ステップは、前記測定対象識別ステップにより識別された結果に基づき、前記第１又は第２の周波数フィルタの中心周波数を変更することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、第１の周波数フィルタ（低周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第１の中間画像データと、第２の周波数フィルタ（高周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第２の中間画像データとの重複部分を抽出する処理（ＡＮＤ処理）を行うことにより、高周波のノイズ成分が除去され、且つ、例えば粘膜筋板のような注目層構造が明瞭に抽出された画像を取得することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記中心周波数変更ステップは、前記第１の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚み及び該注目層構造の隣接層の厚みを基に決定することが好ましい。
【００３２】
請求項１１に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９又は１０に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記中心周波数変更ステップは、前記第２の周波数フィルタの中心周波数を前記測定対象の注目層構造の厚みを基に決定することが好ましい。
【００３４】
請求項１２に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記測定対象識別ステップは、被検体内に挿入される内視鏡挿入部に付与された識別ＩＤに基づき、前記測定対象の種類を識別することが好ましい。
【００３５】
請求項１３に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記測定対象識別ステップは、内視鏡画像から前記測定対象の種類を識別することが好ましい。 
【００３６】
請求項１４に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記第１のフィルタリングステップは、前記入力画像データに対して前記第１の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第１の中間画像データを生成することが好ましい。
【００３７】
請求項１５に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記第２のフィルタリングステップは、前記入力画像データに対して前記第２の周波数フィルタによりフィルタリング処理を施した後、さらに二値化処理を行うことにより、前記第２の中間画像データを生成することが好ましい。 
【００３８】
請求項１６に記載の光断層画像化装置の作動方法のように、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の光断層画像化装置の作動方法であって、前記光断層画像化装置は、画像合成手段をさらに備え、前記画像合成手段が、前記画像生成ステップにより生成された画像と前記断層画像をあらかじめ設定した割合で加算することにより合成画像を生成する画像合成ステップを含むことが好ましい。 
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、第１の周波数フィルタ（低周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第１の中間画像データと、第２の周波数フィルタ（高周波フィルタ）によるフィルタリング処理により生成された第２の中間画像データとの重複部分を抽出する処理（ＡＮＤ処理）を行うことにより、高周波のノイズ成分が除去され、且つ、例えば粘膜筋板のような注目層構造が明瞭に抽出された画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図
【図２】図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図
【図３】図２のＯＣＴプローブの断面図
【図４】図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図
【図５】図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図６】図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図
【図７】図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図
【図８】図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図
【図９】図２の信号処理部の構成を示すブロック図
【図１０】入力画像（元画像）の一例を示した図
【図１１】図１０の入力画像に対して低周波バンドパスフィルタリングを施した場合に得られる画像を示した図
【図１２】図１０の入力画像に対して高周波バンドパスフィルタリングを施した場合に得られる画像を示した図
【図１３】図１１に示した画像と図１２に示した画像にＡＮＤ処理を施した場合に得られる画像を示した図
【図１４】主な消化器の正常な粘膜と粘膜筋板の厚みとの関係を示した図
【図１５】モニタ装置に表示される画面の一例を示した図
【図１６】内視鏡画像に基づき計測部位を識別する方法の一例を示したフローチャート図である
【図１７】第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００４２】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００４３】
＜画像診断装置の外観＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る光断層画像化装置を用いた画像診断装置を示す外観図である。
【００４４】
図１に示すように、画像診断装置１０は、主として内視鏡１００、内視鏡プロセッサ２００、光源装置３００、光断層画像化装置としてのＯＣＴプロセッサ４００、及びモニタ装置５００とから構成されている。なお、内視鏡プロセッサ２００は、光源装置３００を内蔵するように構成されていてもよい。
【００４５】
内視鏡１００は、手元操作部１１２と、この手元操作部１１２に連設される挿入部１１４とを備える。術者は手元操作部１１２を把持して操作し、挿入部１１４を被検者の体内に挿入することによって観察を行う。
【００４６】
手元操作部１１２には、鉗子挿入部１３８が設けられており、この鉗子挿入部１３８が先端部１４４の鉗子口１５６に連通されている。本実施形態では、ＯＣＴプローブ６００を鉗子挿入部１３８から挿入することによって、ＯＣＴプローブ６００を鉗子口１５６から導出する。ＯＣＴプローブ６００は、鉗子挿入部１３８から挿入され、鉗子口１５６から導出される挿入部６０２と、術者がＯＣＴプローブ６００を操作するための操作部６０４、及びコネクタ６１０を介してＯＣＴプロセッサ４００と接続されるケーブル６０６から構成されている。
【００４７】
＜内視鏡、内視鏡プロセッサ、光源装置の構成＞
［内視鏡］
内視鏡１００の先端部１４４には、観察光学系１５０、照明光学系１５２、及びＣＣＤ（不図示）が配設されている。
【００４８】
観察光学系１５０は、被検体を図示しないＣＣＤの受光面に結像させ、ＣＣＤは受光面上に結像された被検体像を各受光素子によって電気信号に変換する。本実施形態のＣＣＤは、３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが所定の配列（ベイヤー配列、ハニカム配列）で各画素毎に配設されたカラーＣＣＤである。
【００４９】
なお、符号１５４は、観察光学系１５０に向けて洗浄液や加圧エアを供給するための洗浄ノズルである。
【００５０】
［光源装置］
光源装置３００は、可視光を図示しないライトガイドに入射させる。ライトガイドの一端はＬＧコネクタ１２０を介して光源装置３００に接続され、ライトガイドの他端は照明光学系１５２に対面している。光源装置３００から発せられた光は、ライトガイドを経由して照明光学系１５２から出射され、観察光学系１５０の視野範囲を照明する。
【００５１】
［内視鏡プロセッサ］
内視鏡プロセッサ２００には、ＣＣＤから出力される画像信号が電気コネクタ１１０を介して入力される。このアナログの画像信号は、内視鏡プロセッサ２００内においてデジタルの画像信号に変換され、モニタ装置５００の画面に表示するための必要な処理が施される。
【００５２】
このように、内視鏡１００で得られた観察画像のデータが内視鏡プロセッサ２００に出力され、内視鏡プロセッサ２００に接続されたモニタ装置５００に画像が表示される。
【００５３】
＜ＯＣＴプロセッサ、ＯＣＴプローブの内部構成＞
図２は図１のＯＣＴプロセッサの内部構成を示すブロック図である。
【００５４】
［ＯＣＴプロセッサ］
図２に示すＯＣＴプロセッサ４００及びＯＣＴプローブ６００は、光干渉断層（ＯＣＴ：Optical Coherence Tomography）計測法による測定対象の光断層画像を取得するためのもので、測定のための光Ｌａを射出する第１の光源部（第１の光源ユニット）１２と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２に分岐するとともに、被検体である測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３と参照光Ｌ２を合波して干渉光Ｌ４を生成する光ファイバカプラ（分岐合波部）１４と、光ファイバカプラ１４で分岐された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するとともに測定対象からの戻り光Ｌ３を導波する回転側光ファイバＦＢ１を備えるＯＣＴプローブ６００と、測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１まで導波するとともに回転側光ファイバＦＢ１によって導波された戻り光Ｌ３を導波する固定側光ファイバＦＢ２と、回転側光ファイバＦＢ１を固定側光ファイバＦＢ２に対して回転可能に接続し、測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３を伝送する光コネクタ１８と、光ファイバカプラ１４で生成された干渉光Ｌ４を干渉信号として検出する干渉光検出部２０と、この干渉光検出部２０によって検出された干渉信号を処理して光断層画像（以下、単に「断層画像」とも言う。）を取得する信号処理部２２を有する。また、信号処理部２２で取得された光断層画像はモニタ装置５００に表示される。
【００５５】
また、ＯＣＴプロセッサ４００は、測定の目印を示すためのエイミング光（第２の光束）Ｌｅを射出する第２の光源部（第２の光源ユニット）１３と、参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整部２６と、第１の光源部１２から射出された光Ｌａを分光する光ファイバカプラ２８と、光ファイバカプラ１４で合波された戻り光Ｌ４およびＬ５を検出する検出器３０ａおよび３０ｂと、信号処理部２２への各種条件の入力、設定の変更等を行う操作制御部３２とを有する。
【００５６】
なお、図２に示すＯＣＴプロセッサ４００においては、上述した射出光Ｌａ、エイミング光Ｌｅ、測定光Ｌ１、参照光Ｌ２および戻り光Ｌ３などを含む種々の光を各光デバイスなどの構成要素間で導波し、伝送するための光の経路として、回転側光ファイバＦＢ１および固定側光ファイバＦＢ２を含め種々の光ファイバＦＢ（ＦＢ３、ＦＢ４、ＦＢ５、ＦＢ６、ＦＢ７、ＦＢ８など）が用いられている。
【００５７】
第１の光源部１２は、ＯＣＴの測定のための光（例えば、波長１．３μｍのレーザ光あるいは低コヒーレンス光）を射出するものであり、この第１の光源部１２は周波数を一定の周期で掃引させながら赤外領域である、例えば波長１．３μｍを中心とするレーザ光Ｌａを射出する光源である。この第１の光源部１２は、レーザ光あるいは低コヒーレンス光Ｌａを射出する光源１２ａと、光源１２ａから射出された光Ｌａを集光するレンズ１２ｂとを備えている。また、詳しくは後述するが、第１の光源部１２から射出された光Ｌａは、光ファイバＦＢ４、ＦＢ３を介して光ファイバカプラ１４で測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割され、測定光Ｌ１は光コネクタ１８に入力される。
【００５８】
また、第２の光源部１３は、エイミング光Ｌｅとして測定部位を確認しやすくするために可視光を射出するものである。例えば、波長０．６６μｍの赤半導体レーザ光、波長０．６３μｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光、波長０．４０５μｍの青半導体レーザ光などを用いることができる。そこで、第２の光源部１３としては、例えば赤色あるいは青色あるいは緑色のレーザ光を射出する半導体レーザ１３ａと、半導体レーザ１３ａから射出されたエイミング光Ｌｅを集光するレンズ１３ｂを備えている。第２の光源部１３から射出されたエイミング光Ｌｅは、光ファイバＦＢ８を介して光コネクタ１８に入力される。
【００５９】
光コネクタ１８では、測定光Ｌ１とエイミング光Ｌｅとが合波され、ＯＣＴプローブ６００内の回転側光ファイバＦＢ１に導波される。
【００６０】
光ファイバカプラ（分岐合波部）１４は、例えば２×２の光ファイバカプラで構成されており、固定側光ファイバＦＢ２、光ファイバＦＢ３、光ファイバＦＢ５、光ファイバＦＢ７とそれぞれ光学的に接続されている。
【００６１】
光ファイバカプラ１４は、第１の光源部１２から光ファイバＦＢ４およびＦＢ３を介して入射した光Ｌａを測定光（第１の光束）Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割し、測定光Ｌ１を固定側光ファイバＦＢ２に入射させ、参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５に入射させる。
【００６２】
さらに、光ファイバカプラ１４は、光ファイバＦＢ５に入射され後述する光路長調整部２６によって周波数シフトおよび光路長の変更が施されて光ファイバＦＢ５を戻った光Ｌ２と、後述するＯＣＴプローブ６００で取得され固定側光ファイバＦＢ２から導波された光Ｌ３とを合波し、光ファイバＦＢ３（ＦＢ６）および光ファイバＦＢ７に射出する。
【００６３】
ＯＣＴプローブ６００は、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２と接続されており、固定側光ファイバＦＢ２から、光コネクタ１８を介して、エイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１が回転側光ファイバＦＢ１に入射される。入射されたこのエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して測定対象Ｓに照射する。そして測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を取得し、取得した戻り光Ｌ３を回転側光ファイバＦＢ１によって伝送して、光コネクタ１８を介して、固定側光ファイバＦＢ２に射出するようになっている。
【００６４】
光コネクタ１８は、測定光（第１の光束）Ｌ１とエイミング光（第２の光束）Ｌｅとを合波するものである。
【００６５】
干渉光検出部２０は、光ファイバＦＢ６および光ファイバＦＢ７と接続されており、光ファイバカプラ１４で参照光Ｌ２と戻り光Ｌ３とを合波して生成された干渉光Ｌ４およびＬ５を干渉信号として検出するものである。
【００６６】
ここで、ＯＣＴプロセッサ４００は、光ファイバカプラ２８から分岐させた光ファイバＦＢ６上に設けられ、干渉光Ｌ４の光強度を検出する検出器３０ａと、光ファイバＦＢ７の光路上に干渉光Ｌ５の光強度を検出する検出器３０ｂとを有している。
【００６７】
干渉光検出部２０は、検出器３０ａおよび検出器３０ｂの検出結果に基づいて、干渉信号を生成する。
【００６８】
信号処理部２２は、干渉光検出部２０で検出した干渉信号から画像データを生成し、当該画像データに対して各種処理を施して得られる画像をモニタ装置５００へ出力する。
【００６９】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５の参照光Ｌ２の射出側（すなわち、光ファイバＦＢ５の光ファイバカプラ１４とは反対側の端部）に配置されている。
【００７０】
光路長調整部２６は、光ファイバＦＢ５から射出された光を平行光にする第１光学レンズ８０と、第１光学レンズ８０で平行光にされた光を集光する第２光学レンズ８２と、第２光学レンズ８２で集光された光を反射する反射ミラー８４と、第２光学レンズ８２および反射ミラー８４を支持する基台８６と、基台８６を光軸方向に平行な方向に移動させるミラー移動機構８８とを有し、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変化させることで参照光Ｌ２の光路長を調整する。
【００７１】
第１光学レンズ８０は、光ファイバＦＢ５のコアから射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー８４で反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する。
【００７２】
また、第２光学レンズ８２は、第１光学レンズ８０により平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー８４上に集光するとともに、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２を平行光にする。このように、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２とにより共焦点光学系が形成されている。
【００７３】
さらに、反射ミラー８４は、第２光学レンズ８２で集光される光の焦点に配置されており、第２光学レンズ８２で集光された参照光Ｌ２を反射する。
【００７４】
これにより、光ファイバＦＢ５から射出した参照光Ｌ２は、第１光学レンズ８０により平行光になり、第２光学レンズ８２により反射ミラー８４上に集光される。その後、反射ミラー８４により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ８２により平行光になり、第１光学レンズ８０により光ファイバＦＢ５のコアに集光される。
【００７５】
また、基台８６は、第２光学レンズ８２と反射ミラー８４とを固定し、ミラー移動機構８８は、基台８６を第１光学レンズ８０の光軸方向（図２矢印Ａ方向）に移動させる。
【００７６】
ミラー移動機構８８で、基台８６を矢印Ａ方向に移動させることで、第１光学レンズ８０と第２光学レンズ８２との距離を変更することができ、参照光Ｌ２の光路長を調整することができる。
【００７７】
操作制御部３２は、キーボード、マウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有し、信号処理部２２に接続されている。操作制御部３２は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、信号処理部２２における各種処理条件等の入力、設定、変更等を行う。
【００７８】
なお、操作制御部３２は、操作画面をモニタ装置５００に表示させてもよいし、別途表示部を設けて操作画面を表示させてもよい。また、操作制御部３２で、第１の光源部１２、第２の光源部１３、光コネクタ１８、干渉光検出部２０、光路長ならびに検出器３０ａおよび３０ｂの動作制御や各種条件の設定を行うようにしてもよい。
【００７９】
［ＯＣＴプローブ］
図３は図２のＯＣＴプローブの断面図である。
【００８０】
図３に示すように、挿入部６０２の先端部は、プローブ外筒６２０と、キャップ６２２と、回転側光ファイバＦＢ１と、バネ６２４と、固定部材６２６と、光学レンズ６２８とを有している。
【００８１】
プローブ外筒（シース）６２０は、可撓性を有する筒状の部材であり、光コネクタ１８においてエイミング光Ｌｅが合波された測定光Ｌ１および戻り光Ｌ３が透過する材料からなっている。なお、プローブ外筒６２０は、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）および戻り光Ｌ３が通過する先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端、以下プローブ外筒６２０の先端と言う）側の一部が全周に渡って光を透過する材料（透明な材料）で形成されていればよく、先端以外の部分については光を透過しない材料で形成されていてもよい。
【００８２】
キャップ６２２は、プローブ外筒６２０の先端に設けられ、プローブ外筒６２０の先端を閉塞している。
【００８３】
回転側光ファイバＦＢ１は、線状部材であり、プローブ外筒６２０内にプローブ外筒６２０に沿って収容されており、固定側光ファイバＦＢ２から射出され、光コネクタ１８で光ファイバＦＢ８から射出されたエイミング光Ｌｅと合波された測定光Ｌ１を光学レンズ６２８まで導波するとともに、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに照射して光学レンズ６２８で取得した測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を光コネクタ１８まで導波し、固定側光ファイバＦＢ２に入射する。
【００８４】
ここで、回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２とは、光コネクタ１８によって接続されており、回転側光ファイバＦＢ１の回転が固定側光ファイバＦＢ２に伝達しない状態で、光学的に接続されている。また、回転側光ファイバＦＢ１は、プローブ外筒６２０に対して回転自在、およびプローブ外筒６２０の軸方向に移動自在な状態で配置されている。
【００８５】
バネ６２４は、回転側光ファイバＦＢ１の外周に固定されている。また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、光コネクタ１８に接続されている。
【００８６】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１の測定側先端（光コネクタ１８と反対側の回転側光ファイバＦＢ１の先端）に配置されており、先端部が、回転側光ファイバＦＢ１から射出された測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し集光するために略球状の形状で形成されている。
【００８７】
光学レンズ６２８は、回転側光ファイバＦＢ１から射出した測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し照射し、測定対象Ｓからの戻り光Ｌ３を集光し回転側光ファイバＦＢ１に入射する。
【００８８】
固定部材６２６は、回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８との接続部の外周に配置されており、光学レンズ６２８を回転側光ファイバＦＢ１の端部に固定する。ここで、固定部材６２６による回転側光ファイバＦＢ１と光学レンズ６２８の固定方法は、特に限定されず、接着剤により、固定部材６２６と回転側光ファイバＦＢ１および光学レンズ６２８を接着させて固定されても、ボルト等を用い機械的構造で固定してもよい。なお、固定部材６２６は、ジルコニアフェルールやメタルフェルールなど光ファイバの固定や保持あるいは保護のために用いられるものであれば、如何なるものを用いても良い。
【００８９】
また、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、後述する回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６によって回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４を回転させることで、光学レンズ６２８をプローブ外筒６２０に対し、矢印Ｒ２方向に回転させる。また、光コネクタ１８は、回転エンコーダを備え、回転エンコーダからの信号に基づいて光学レンズ６２８の位置情報（角度情報）から測定光Ｌ１の照射位置を検出する。つまり、回転している光学レンズ６２８の回転方向における基準位置に対する角度を検出して、測定位置を検出する。
【００９０】
さらに、回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８は、後述する駆動部により、プローブ外筒６２０内部を矢印Ｓ１方向（鉗子口方向）、及びＳ２方向（プローブ外筒６２０の先端方向）に移動可能に構成されている。
【００９１】
また、図３左側は、ＯＣＴプローブ６００の操作部６０４における回転側光ファイバＦＢ１等の駆動部の概略を示す図である。
【００９２】
プローブ外筒６２０は、固定部材６７０に固定されている。これに対し、回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４は、回転筒６５６に接続されており、回転筒６５６は、モータ６５２の回転に応じてギア６５４を介して回転するように構成されている。回転筒６５６は、光コネクタ１８に接続されており、測定光Ｌ１及び戻り光Ｌ３は、光コネクタ１８を介して回転側光ファイバＦＢ１と固定側光ファイバＦＢ２間を伝送される。
【００９３】
また、これらを内蔵するフレーム６５０は支持部材６６２を備えており、支持部材６６２は、図示しないネジ孔を有している。ネジ孔には進退移動用ボールネジ６６４が咬合しており、進退移動用ボールネジ６６４には、モータ６６０が接続されている。したがって、モータ６６０を回転駆動することによりフレーム６５０を進退移動させ、これにより回転側光ファイバＦＢ１、バネ６２４、固定部材６２６、及び光学レンズ６２８を図３のＳ１及びＳ２方向に移動させることが可能となっている。
【００９４】
ＯＣＴプローブ６００は、以上のような構成であり、光コネクタ１８により回転側光ファイバＦＢ１およびバネ６２４が、図３中矢印Ｒ２方向に回転されることで、光学レンズ６２８から射出される測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓに対し、矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に対し走査しながら照射し、戻り光Ｌ３を取得する。エイミング光Ｌｅは、測定対象Ｓに、例えば青色、赤色あるいは緑色のスポット光として照射され、このエイミング光Ｌｅの反射光は、モニタ装置５００に表示された観察画像に輝点としても表示される。
【００９５】
これにより、プローブ外筒６２０の円周方向の全周において、測定対象Ｓの所望の部位を正確にとらえることができ、測定対象Ｓを反射した戻り光Ｌ３を取得することができる。
【００９６】
さらに、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像を取得する場合は、駆動部により光学レンズ６２８が矢印Ｓ１方向の移動可能範囲の終端まで移動され、断層画像を取得しながら所定量ずつＳ２方向に移動し、又は断層画像取得とＳ２方向への所定量移動を交互に繰り返しながら、移動可能範囲の終端まで移動する。
【００９７】
このように測定対象Ｓに対して所望の範囲の複数の断層画像を得て、取得した複数の断層画像に基づいて３次元ボリュームデータを得ることができる。
【００９８】
図４は図２の測定対象Ｓに対して光走査がラジアル走査の場合の断層画像のスキャン面を示す図であり、図５は図４の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。干渉信号により測定対象Ｓの深さ方向（第１の方向）の断層画像を取得し、測定対象Ｓに対し図３矢印Ｒ２方向（プローブ外筒６２０の円周方向）に走査（ラジアル走査）することで、図４に示すように、第１の方向と該第１の方向と直交する第２の方向とからなるスキャン面での断層画像を取得することができる。またさらに、このスキャン面に直交する第３の方向に沿ってスキャン面を移動させることで、図５に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【００９９】
図６は図１の内視鏡の鉗子口から導出されたＯＣＴプローブを用いて断層画像を得る様子を示す図である。図６に示すように、ＯＣＴプローブの挿入部６０２の先端部を、測定対象Ｓの所望の部位に近づけて、断層画像を得る。所望の範囲の複数の断層画像を取得する場合は、ＯＣＴプローブ６００本体を移動させる必要はなく、前述の駆動部によりプローブ外筒６２０内で光学レンズ６２８を移動させればよい。
【０１００】
なお、測定光Ｌ１（エイミング光Ｌｅ）を測定対象Ｓにラジアル走査するとしたが、これに限らない。図７は図２の測定対象Ｓに対してセクタ走査を行って断層画像を取得する構成を示す図であり、図８は図７の断層画像により構築される３次元ボリュームデータを示す図である。図７に示すように、ガルバノミラー９００を使用し、測定対象Ｓの上方からセクタ走査を行って断層画像を取得する構成にも適用でき、この場合もスキャン面を移動させることで、図８に示すように、３次元ボリュームデータを生成するための複数の断層画像が取得できる。
【０１０１】
［信号処理部］
図９は図２の信号処理部２２の構成を示すブロック図である。
【０１０２】
図９に示すように、本実施形態の信号処理部２２は、干渉光検出部２０から入力される干渉信号からモニタ装置５００に出力される画像を生成するための信号処理を行う処理部であり、主として、フーリエ変換部４１０、対数変換部４２０、低周波フィルタリング部４３０、高周波フィルタリング部４４０、ＡＮＤ部４５０、ＡＮＤ画像構築部４６０、及び制御部４９０を備えて構成される。なお、制御部４９０は、操作制御部３２からの操作信号に基づき信号処理部２２の各部を制御する。
【０１０３】
干渉光検出部２０には、波長掃引光源としての第１の光源部１２から射出された光が測定光と参照光に分割され、ＯＣＴプローブ６００から測定対象Ｓに測定光を照射したときに得られる反射光と参照光とが合波したときの干渉光が入力される。この干渉光検出部２０は、入力された干渉光（光信号）を干渉信号（電気信号）に変換する干渉信号生成部２０ａと、干渉信号生成部２０ａで生成された干渉信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡＤ変換部２０ｂとから構成される。
【０１０４】
ＡＤ変換部２０ｂでは、例えば、８０ＭＨｚ程度のサンプリングレートで１４ｂｉｔ程度の分解能でアナログ信号からデジタル信号への変換が実施されるが、これらの値に特に限定されるものではない。ＡＤ変換部２０ｂにおいてデジタル信号に変換された干渉信号は、信号処理部２２のフーリエ変換部４１０に入力される。
【０１０５】
フーリエ変換部４１０は、干渉光検出部２０のＡＤ変換部２０ｂにおいてデジタル信号に変換された干渉信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数解析を行い、測定対象Ｓの各深さ位置における反射光Ｌ３の強度、すなわち深度方向の反射強度データ（断層情報）を生成する。
【０１０６】
対数変換部４２０は、フーリエ変換部４１０でフーリエ変換されたデータ（断層情報）の対数変換を行い、モニタ装置５００に表示される画像の元データとなる画像データ（入力画像データ）を生成する。対数変換部４２０で生成された画像データは、低周波フィルタリング部４３０と高周波フィルタリング部４４０にそれぞれ入力される。
【０１０７】
低周波フィルタリング部４３０は、低周波バンドパスフィルタ部（低周波ＢＰＦ部）４３２と、二値化処理部４３４とから構成される。
【０１０８】
低周波ＢＰＦ部４３２は、低周波バンドパスフィルタ（不図示）を備え、対数変換部４２０から入力された画像データに対して低周波バンドパスフィルタによるフィルタリング（低周波バンドパスフィルタリング）を行う。
【０１０９】
低周波バンドパスフィルタは、一般的に知られているガウシアンフィルタやＤＯＧフィルタなどで構成される。なお、低周波バンドフィルタの中心周波数は、後述の高周波ＢＰＦ４４２に備えられる高周波バンドパスフィルタの中心周波数よりも低いものとする。
【０１１０】
ここで、低周波バンドパスフィルタは、その中心周波数が低いほどノイズ抑制性能は高くなるものの、中心周波数が低すぎると注目層構造（例えば粘膜筋板）とその隣接層との区別ができなくなってしまう場合がある。
【０１１１】
このため、本実施形態では、低周波バンドパスフィルタの中心周波数は、注目層構造とその隣接層の厚みに応じて決められることが好ましい。例えば測定対象Ｓが大腸である場合には、正常な粘膜層の厚みは一般的に４５０［μｍ］であり、粘膜筋板の厚みは１０〜５０［μｍ］であることから、低周波バンドパスフィルタとしては、例えば中心周波数４．１６［ｍｍ−１］（半周期１２０［μｍ］）のバンドパスフィルタが好ましく用いられる。
【０１１２】
二値化処理部４３４は、低周波ＢＰＦ部４３２で低周波バンドパスフィルタリングが施された画像データに対して所定の閾値との比較により二値化処理を行う。二値化処理部４３４で二値化処理された画像データ（第１の中間画像データ）は、ＡＮＤ部４５０に入力される。
【０１１３】
二値化処理部４３４では、上記画像データのうち、閾値を超える画像データ（又は閾値未満の画像データ）を粘膜筋板の候補領域として抽出する。但し、閾値の値が大きいほど（又は小さいほど）、二値化処理後の画像データに含まれるノイズ成分は少なくなるが、逆に閾値の値が大きすぎると（又は小さすぎると）、本来抽出されるべき粘膜筋板の候補領域も除外されてしまう場合がある。このため、二値化処理部４３４では、実験又は経験を通じて最適化された閾値が用いられることが必要である。例えば、従来の計測画像を基に統計的に閾値を決定すればよい。また、閾値は、固定パラメータとして扱ってもよく、術者（観察者）の意図に応じて手動で変えられるようにしてもよい。
【０１１４】
高周波フィルタリング部４４０は、高周波バンドパスフィルタ部（高周波ＢＰＦ部）４４２と、二値化処理部４４４とから構成される。
【０１１５】
高周波ＢＰＦ部４４２は、前述の低周波バンドパスフィルタよりも高い中心周波数を有する高周波バンドパスフィルタ（不図示）を備え、対数変換部４２０から入力された画像データに対して高周波バンドパスフィルタによるフィルタリング（高周波バンドパスフィルタリング）を行う。なお、高周波バンドパスフィルタは、低周波バンドパスフィルタと同様に、ガウシアンフィルタやＤＯＧフィルタなどで構成される。
【０１１６】
また、本実施形態では、高周波バンドパスフィルタの中心周波数は、注目層構造（例えば粘膜筋板）の厚みに応じて決定されることが好ましい。例えば測定対象Ｓが大腸である場合、上述のように正常な大腸における粘膜筋板の厚みは１０〜５０［μｍ］であることから、高周波バンドパスフィルタとしては、例えば中心周波数１０［ｍｍ−１］（半周期５０［μｍ］）のバンドパスフィルタが好ましく用いられる。
【０１１７】
二値化処理部４４４は、高周波ＢＰＦ部４４２で高周波バンドパスフィルタリングが施された画像データに対して所定の閾値との比較により二値化処理を行う。二値化処理部４４４で二値化処理された画像データ（第２の中間画像データ）は、ＡＮＤ部４５０に入力される。
【０１１８】
なお、二値化処理部４４４で用いられる閾値についても、上述の二値化処理部４３４と同様であり、実験又は経験を通じて最適化された閾値が用いられることが必要である。例えば、従来の計測画像を基に統計的に閾値は決定される。また、閾値は、固定パラメータとして扱ってもよく、術者（観察者）の意図に応じて手動で変えられるようにしてもよい。
【０１１９】
ＡＮＤ部４５０は、低周波フィルタリング部４３０から入力される画像データ（第１の中間画像データ）と、高周波フィルタリング部４４０から入力される画像データ（第２の中間画像データ）との論理積、すなわち、各画像データの重複部分を抽出するＡＮＤ処理（重複部抽出処理）を行い、ＡＮＤ画像データ（出力画像データ）を生成する。ＡＮＤ部４５０で生成されたＡＮＤ画像データは、ＡＮＤ画像構築部４６０に入力される。
【０１２０】
ＡＮＤ画像構築部４６０は、入力されたＡＮＤ画像データに基づき、モニタ装置５００、及びその表示方法にあわせてＡＮＤ画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などによりＡＮＤ画像を構築する。その際、必要に応じて疑似カラーを適用してもよいし、後述する第２の実施形態のように断層画像との重ね合わせを行うようにしてもよい。
【０１２１】
次に、上記の如く構成された本実施形態の作用について説明する。
【０１２２】
まず、干渉光検出部２０で生成された干渉信号が信号処理部２２に入力されると、フーリエ変換部４１０にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析が行われる。これにより、測定対象Ｓの深度方向の反射強度データ（断層情報）が生成される。
【０１２３】
次に、フーリエ変換部４１０で生成された断層情報は、対数変換部４２０で対数変換される。これにより、モニタ装置５００に表示される元画像となる画像データ（入力画像データ）が生成される。このようにして生成された画像データは、低周波フィルタリング部４３０と高周波フィルタリング部４４０にそれぞれ入力される。
【０１２４】
低周波フィルタリング部４３０に入力された画像データは、まず、低周波ＢＰＦ部４３２において低周波バンドパスフィルタリングが施され、次いで、二値化処理部４３４において二値化処理が施される。これにより、例えば粘膜筋板のような注目層構造はおおまかに抽出されることになるが、高周波のノイズ成分が除去された画像データ（第１の中間画像データ）を得ることができる。このようにして得られた画像データは、ＡＮＤ部４５０に入力される。
【０１２５】
一方、高周波フィルタリング部４４０に入力された画像データは、まず、高周波ＢＰＦ部４４２において高周波バンドパスフィルタリングが施され、次いで、二値化処理部４４４において二値化処理が施される。これにより、高周波のノイズ成分は多く含まれるが、粘膜筋板のような層構造が明瞭に抽出された画像データ（第２の中間画像データ）が得られる。このようにして得られた画像データは、ＡＮＤ部４５０に入力される。
【０１２６】
次に、ＡＮＤ部４５０において入力された２つの画像データ（第１及び第２の中間画像データ）の重複部分を抽出するＡＮＤ処理（重複部抽出処理）が施され、ＡＮＤ画像データ（出力画像データ）が生成される。このようにして生成されたＡＮＤ画像データは、入力された２つの画像データ（第１及び第２の中間画像データ）の長所を兼ね備えており、例えば粘膜筋板のような注目層構造が明瞭に抽出され、且つ、高周波のノイズ成分が除去されたものとなる。
【０１２７】
そして、ＡＮＤ画像データはＡＮＤ画像構築部４６０に入力され、ＡＮＤ画像データに基づき、モニタ装置５００に表示されるＡＮＤ画像が生成される。このようにしてＡＮＤ画像構築部４６０で生成されたＡＮＤ画像はモニタ装置５００に表示され、診断が可能となる。
【０１２８】
ここで、一例として、図１０に示した入力画像（元画像）に対して、低周波バンドパスフィルタリング（中心周波数４．１６［ｍｍ−１］）を施した場合に得られる画像（第１の中間画像）を図１１に示し、高周波バンドパスフィルタリング（中心周波数１０［ｍｍ−１］）を施した場合に得られる画像（第２の中間画像）を図１２に示す。また、図１１に示した画像と図１２に示した画像にＡＮＤ処理を施した場合に得られる画像（ＡＮＤ画像）を図１３に示す。
【０１２９】
図１０に示した入力画像は、後述の断層画像構築部４７０（図１７）で構築される断層画像と同じものであり、これは従来のＯＣＴの信号処理により得られるグレーススケール断層画像に相当する。ここでは、図７において説明したガルバノミラー９００を使用し、被検体（測定対象Ｓ）の上方からセクタ走査を行ったときに得られる画像を示している。
【０１３０】
一方、図１１に示した画像では、高周波成分のノイズが除去されているが、粘膜筋板の候補領域がおおまかに抽出されるので、癌の浸潤により本来破壊されて途切れているはずの粘膜筋板がつながった状態で検出されたり、粘膜筋板とそれに隣接する層（粘膜層）との境界がはっきりせずに１つの層として検出されてしたりしてしまう欠点がある。
【０１３１】
また、図１２に示した画像では、粘膜筋板に隣接する粘膜層との境界（隣接エッジ）が明瞭に抽出されており、粘膜筋板が途切れている部分を容易に識別することが可能となっているものの、高周波のノイズ成分が多く残存してしまうといった欠点がある。
【０１３２】
そこで本実施形態では、図１１及び図１２に示した画像の欠点を補うべく、これらの画像に対してＡＮＤ処理を施すことにより、図１３に示した画像が生成されるようになっている。これによれば、高周波のノイズ成分が除去され、且つ、注目層構造としての粘膜筋板の画像が明瞭に描出され、粘膜筋板とその隣接層との境界（エッジ）も明確に分離されて表示される。
【０１３３】
なお、図１１〜図１３に示した画像では、図面の制約上、モノクロで表示されているが、実際には薄くグレーで表示された部分には疑似カラー（本例では赤色）が適用されており、より目的の構造が認識しやすくなっている。
【０１３４】
図１４は、主な消化器の正常な粘膜層と粘膜筋板の厚みとの関係を示した図である。図１４に示すように、一般的に消化器における粘膜層と粘膜筋板は部位によってその厚みが異なる。このように計測部位によって粘膜層や粘膜筋板の厚みが異なるにもかかわらず、低周波バンドパスフィルタ及び高周波バンドパスフィルタの中心周波数が一律に固定されていると、計測部位によっては注目層構造が適切に抽出されなかったり、ノイズ成分が除去されなかったりという不具合が生じる恐れがある。
【０１３５】
そこで本実施形態では、低周波バンドパスフィルタ及び高周波バンドパスフィルタの中心周波数は、計測部位（すなわち、測定対象Ｓの種類）に応じて変更することが望ましい。具体的には、計測部位における粘膜層厚みをａ[μｍ]、粘膜筋板厚みをｂ[μｍ]としたとき（但し、ａ＞ｂとする。）、低周波バンドパスフィルタの中心周波数は１／２ａ〜１／２ｂ［ｍｍ−１］（半周期ｂ〜ａ［μｍ］）、高周波バンドパスフィルタの中心周波数は１／２ｂ［ｍｍ−１］（半周期ｂ［μｍ］）とすることが好ましい。このように各フィルタの中心周波数を計測部位に応じて変更することにより、計測部位の粘膜層や粘膜筋板の厚みに左右されることなく、粘膜筋板のような注目層構造を精度良く描出することが可能となる。
【０１３６】
また、本実施形態では、計測部位の識別方法としては特に限定されるものではないが、例えば、以下に示すような方法が考えられる。
【０１３７】
一般に内視鏡１００では、検査や治療の目的によって上部内視鏡や下部内視鏡が存在しており、計測部位の種類によって挿入部１１４の太さが異なっている。そこで、内視鏡１００の挿入部１１４に計測部位を識別するための識別ＩＤを設けておき、信号処理部２２は、読み取り装置（不図示）で読み取られた識別ＩＤに基づき、低周波バンドパスフィルタ及び高周波バンドパスフィルタの中心周波数を変更し、各種処理を実行する。なお、信号処理部２２には、識別ＩＤに対応する計測部位の粘膜層及び粘膜筋板の厚みがデータテーブル化されて記憶部（不図示）に記憶されているものとする。このような識別方法によれば、簡単な操作を行うだけで計測部位が識別され、その結果に基づいて低周波バンドパスフィルタ及び高周波バンドパスフィルタの中心周波数が自動的に変更されるので、術者の操作負担を軽減することができる。
【０１３８】
また、モニタ装置５００には、例えば図１５に示すように、表示画面の左側に内視鏡１００で得られた観察画像（内視鏡画像）５１０が表示され、その右側にＯＣＴプロセッサ４００の信号処理部２２で生成された画像（ＯＣＴ画像）５２０が表示される。そこで、このようにモニタ装置５００に表示される内視鏡画像５１０を利用して、計測部位の種別を識別することも考えられる。
【０１３９】
図１６は、内視鏡画像に基づき計測部位を識別する方法の一例を示したフローチャート図である。図１６に示すように、まず、信号処理部２２は、内視鏡画像を取得する（ステップＳ１２）。例えば、内視鏡画像は、内視鏡画像を生成する内視鏡プロセッサ２００から取得する。
【０１４０】
次に、信号処理部２２は、取得した内視鏡画像の中に環状構造が存在するか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、内視鏡画像の中に環状構造が存在しないと判断した場合には、計測部位を胃と特定する（ステップＳ１６）。
【０１４１】
一方、内視鏡画像の中に環状構造が存在すると判断した場合には、さらにその中にひだ構造が存在するか否かを判断する（ステップＳ１８）。そして、内視鏡画像の中にひだ構造が存在しないと判断した場合には、計測部位を食道と特定する（ステップＳ２０）。一方、内視鏡画像の中にひだ構造が存在すると判断した場合には、計測部位を大腸と特定する。
【０１４２】
その後、信号処理部２２は、上述のようにして特定した計測部位の粘膜層及び粘膜筋板の厚みを記憶部（不図示）から読み出し、計測部位の粘膜層及び粘膜筋板の厚みに応じて低周波バンドパスフィルタ及び高周波バンドパスフィルタの中心周波数を設定し、上述した各種処理を実行する。
【０１４３】
以上説明したように本実施形態によれば、低周波フィルタリング処理が施された画像データ（第１の中間画像データ）と、高周波フィルタリング処理が施された画像データ（第２の中間画像データ）との重複部分を抽出する処理（ＡＮＤ処理）を行うことにより、高周波のノイズ成分が除去され、且つ、例えば粘膜筋板のような注目層構造が明瞭に抽出された画像を取得することができる。その結果、粘膜筋板が抽出されていない領域が粘膜筋板の断裂によるものなのか否かをより確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。
【０１４４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。以下、第１の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
【０１４５】
図１７は第２の実施形態に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。図１７中、図９と共通又は類似の要素には同一の番号を付している。
【０１４６】
図１７に示すように、第２の実施形態としての信号処理部２２Ｂは、第１の実施形態の構成（図９参照）に加え、さらに、断層画像構築部４７０、画像合成部４８０を備えている。
【０１４７】
断層画像構築部４７０は、従来と同様にして通常の断層画像を構築する処理部であり、対数変換部４２０で生成された画像データ（入力画像データ）が入力され、その画像データからモニタ装置５００及びその表示方法にあわせて断層画像を構築する。具体的には、輝度、コントラストの調整、表示サイズにあわせたリサンプル、ラジアル走査、セクタ走査等の走査方法に合わせての座標変換などにより断層画像を構築する。
【０１４８】
画像合成部４８０は、断層画像構築部４７０で構築された断層画像と、ＡＮＤ画像構築部４６０で構築されたＡＮＤ画像とを合成して、この合成された画像をモニタ装置５００に出力する。
【０１４９】
画像合成部４８０での画像合成方法は、断層画像とＡＮＤ画像をあらかじめ設定した割合で加算して合成する方法が望ましい。具体的には、
（１）断層画像を１とした場合に対してＡＮＤ画像を一定の比率βで加算する方法
合成画像  ＝  断層画像  ＋  β×ＡＮＤ画像    （０＜β＜１）
もしくは、
（２）両者を一定の比率で加算する方法
合成画像  ＝  （１−β）×断層画像  ＋  β×ＡＮＤ画像    （０＜β＜１）
がある。但し、画像の合成方法については、これらに限定するものではなく、断層画像上にＡＮＤ画像をスーパーインポーズする方法等、一般的に用いられているどのような方法を用いてもよい。画像合成部４８０から出力された合成画像はモニタ装置５００に表示され、診断が可能となる。
【０１５０】
第２の実施形態によれば、断層画像とＡＮＤ画像とを合成することで、モニタ装置５００に表示される合成画像には粘膜筋板のような注目層構造に関する情報が付加されることになり、注目層構造を容易に識別可能となる。これにより、粘膜筋板が抽出されていない領域が粘膜筋板の断裂によるものなのか否かをより確実に判断することが可能になる。その結果、癌が粘膜筋板を浸潤しているかどうかの判断がより容易になる。
【０１５１】
なお、上述した各実施形態では、ＯＣＴプロセッサ４００としてＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ ＯＣＴ）装置を用いて説明したが、これに限らず、ＯＣＴプロセッサ４００をＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）装置としても適用可能である。
【０１５２】
以上、本発明の光断層画像化装置及びその作動方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１５３】
１０…画像診断装置、２０…干渉光検出部、２０ａ…干渉信号生成部、２０ｂ…ＡＤ変換部、２２…信号処理部、１００…内視鏡、２００…内視鏡プロセッサ、３００…光源装置、４００…ＯＣＴプロセッサ、４１０…フーリエ変換部、４２０…対数変換部、４３０…低周波フィルタリング部、４３２…低周波ＢＰＦ部、４３４…二値化処理部、４４０…高周波フィルタリング部、４４２…高周波ＢＰＦ部、４４４…二値化処理部、４５０…ＡＮＤ部、４６０…ＡＮＤ画像構築部、４７０…断層画像構築部、４８０…画像合成部、４９０…制御部、５００…モニタ装置
【図１】
0005653087.tif 000002
【図２】
0005653087.tif 000003
【図３】
0005653087.tif 000004
【図４】
0005653087.tif 000005
【図５】
0005653087.tif 000006
【図６】
0005653087.tif 000007
【図７】
0005653087.tif 000008
【図８】
0005653087.tif 000009
【図９】
0005653087.tif 000010
【図１４】
0005653087.tif 000011
【図１５】
0005653087.tif 000012
【図１６】
0005653087.tif 000013
【図１７】
0005653087.tif 000014
【図１０】
0005653087.tif 000015
【図１１】
0005653087.tif 000016
【図１２】
0005653087.tif 000017
【図１３】
0005653087.tif 000018